随着能源危机加重和环境恶化,为了提高发动机的热效率、降低有害气体排放,清洁燃料越来越受到人们的关注,包括液化石油气、天然气、甲醇等低碳燃料。深入理解和研究这些低碳燃料的自燃特性,对于化学反应动力学简化机理的验证和提高发动机的燃烧效率具有重要意义,为一项较为基础的燃烧研究。本文利用激波管实验平台,在不同温度、压力、燃空当量比下,测定了液化石油气、天然气和甲醇三种低碳燃料的着火延时,着重了进行对比研究。主要完成了以下工作:测量了液化石油气混合物着火延时。实验温度范围1263¹795 K,当量比φ=0.5、1、2,压力为1.2和3atm,氩气稀释比93%。实验表明:固定当量比下,随着温度及压力的升高,着火延时缩短;随点火温度的升高,不同压力之间的实验数据会有交叉,说明点火活化能随压力的增加而增大。在压力和温度一定时,受到反应启动和点火活化能的影响,着火延时随着当量比的增加而增大。不同当量比下,液化石油气着火延时数据拟合线趋于平行,说明点火活化能受当量比影响较小。该着火延时满足Arrhenius关系式,并通过多元回归分析得到了着火延时随温度、压力、当量比和燃料浓度变化的关系式。在温度1300¹666K,当量比φ=0.5、1、2,压力分别为1.2和3atm,用氮气稀释的实验条件下,测量了卡塔尔天然气混合物的着火延时,实验表明:天然气着火延时随温度和压力的增大而缩短,并随当量比的增加而增大。并将实验数据与四种常用天然气机理进行对比,与LLNLC₁-C₄机理吻合,利用该机理对含有不同甲烷含量的澳大利亚和长庆油田天然气进行了模拟对比分析。分析表明:甲烷含量越高,着火延时越长。温度较高时,差距不明显,随着温度的降低,甲烷含量最高的长庆油田天然气着火延时增加幅度远大于另外两种天然气。同时通过模拟计算可得,三类天然气的着火延时随点火活化能和辛烷值的减小而缩短,在发动机缸内较高的温度和压力下,着火延时较短的高辛烷值燃料,更容易出现火花点火之前的异常自燃现象。在实验温度1063¹366K,当量比φ=0.5、1、2,压力分别为3、4和5atm,氮气稀释的条件下,测量了甲醇的着火延时。随当量比的增加,甲醇分子碰撞增多,着火延时缩短。并对比分析了液化石油气、卡塔尔天然气和甲醇三类燃料着火延时在不同当量比下产生不同的变化以及原因。高于1580K时,两类气态燃料着火延时普遍长于甲醇,但随温度的增加,甲醇的着火延时实现了反超。由于天然气含有甲烷的缘故,天然气着火延时普遍长于液化石油气。